一种连续纤维增强树脂基复合材料各向异性热膨胀系数的测试方法

摘要

本发明涉及一种连续纤维增强树脂基复合材料各向异性热膨胀系数的测试方法，(1)样品的制作：在树脂基复合材料预浸料层间分别沿0°方向和90°方向铺设多个光纤Bragg光栅串，其中在90°方向铺设的光栅串上还需用小片预浸料上下包埋光栅区且小片预浸料的纤维方向和光纤方向相同，在模具侧壁框板上设有引线沟槽，在模具侧壁框板及引线沟槽表面覆有耐高温的高分子薄膜，固化复合材料，脱模；(2)测试，把光纤Bragg光栅串的引线从高低温恒温箱的开口中引出并接入光纤光栅解调仪，密封恒温箱，按照测试规范升温并采集数据；(3)数据处理。本发明很好地保护了用作检测连续纤维增强树脂基复合材料热膨胀系数的光纤Bragg光栅串，使所得数据更为全面、精确、可靠。

主权项

一种连续纤维增强树脂基复合材料各向异性热膨胀系数的测试方法，其特征是，包括步骤如下：(1)复合材料样品的制作：在模具型腔中铺设一层层的树脂基复合材料预浸料，并在其中的两个预浸料层上分别铺设光纤Bragg光栅串；预浸料的层数为N≥20，具体的N值根据复合材料样品厚度以及单层预浸料厚度来计算，其中在第n层沿着纤维方向铺设多个光纤Bragg光栅串，在第n+i层在垂直纤维方向上铺设多个光纤Bragg光栅串，在垂直纤维方向上铺设的光纤Bragg光栅串上还需用小片树脂基复合材料预浸料上下包埋光栅区；在模具侧壁框板上设有引线沟槽，在模具侧壁框板及引线沟槽表面覆有耐高温的高分子薄膜，光纤Bragg光栅串的引线从模具侧壁框板的引线沟槽中引出，按照预浸料制造厂规定的工艺规范固化成型复合材料，然后脱模；N‑10>n＞5，N‑14≥i＞5，沿着纤维方向即0°方向，垂直纤维方向即90°方向；(2)测试：把脱模后的复合材料放入高低温恒温箱并两端简支，把光纤Bragg光栅串的引线从高低温恒温箱的开口中引出并接入光纤光栅解调仪，密封恒温箱，按照测试规范升温并采集光纤Bragg光栅串的栅区的中心波长数据；(3)数据处理：处理实时采集到的栅区的中心波长数据，得到光纤Bragg光栅串的栅区的中心波长随时间变化的曲线，进而根据高低温恒温箱的温度‑时间关系曲线得到光栅中心波长‑温度关系曲线，此曲线的斜率即是FBG光栅的温度灵敏系数；通过光栅中心波长变化量和微应变的对应关系，进一步得到微应变‑温度关系曲线，此曲线的斜率就是复合材料在该光栅方向上的热膨胀系数。